Osciladores totalmente ópticos de alta frecuencia basados en cavidades de nanohaz de cristal fotónico de silicio

Área de la Ciencia:

• Fotónica
• Nanotecnología
• Optoelectrónica

Sus antecedentes:

• Los osciladores totalmente ópticos integrados son cruciales para la computación y las comunicaciones ópticas.
• Los diseños existentes enfrentan limitaciones en frecuencia, consumo de energía y requieren polarización eléctrica debido a la dinámica térmica lenta.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una plataforma compacta de cavidad de nanohaz de cristal fotónico de silicio (PCNBC) para oscilaciones autosostenidas de alta frecuencia.
• Superar las limitaciones de los osciladores ópticos actuales basados en resonadores.

Principales métodos:

• Se utilizó una cavidad de nanohaz de cristal fotónico de silicio (PCNBC) para la gestión simultánea de la dinámica óptica y térmica.
• Se aprovechó el alto factor de calidad (Q) y el pequeño volumen de modo (Vmode) para mejorar las no linealidades optotérmicas.
• Se emplearon simulaciones de Método de Elementos Finitos (FEM) y validación experimental.

Principales resultados:

• Se demostraron oscilaciones autosostenidas de hasta 45 MHz.
• Se lograron oscilaciones a una potencia umbral baja de 223 μW.
• Se mostró una amplia sintonización de frecuencia y ciclo de trabajo mediante control óptico.

Conclusiones:

• La plataforma PCNBC desarrollada ofrece una solución pasiva y sin polarización para oscilaciones ópticas de alta frecuencia.
• Esta tecnología es adecuada para relojes ópticos a escala de chip, circuitos fotónicos neuromórficos y procesamiento de señales de baja potencia.